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1、黄石理工学院【永远忠于年轻的梦想】电子技术协会2011年全国大学生电子设计竞赛FPGA预赛课题项目2011年07月15日内容摘要为更好的备战2011年全国大学生电子设计竞赛，经FPGAJ、组讨论决定，从历年全国电子竞赛的课题项目入手，由FPGAJ、组成员整理收集历年竞赛课题；采用逐个击破的方法，边学习，边练习，使能 够掌握和运用各个不同的模块，将所学到的用到实际。FPGA小 组FPGA小组：唐从学韦稳稳聂先敏邹海军项目一:LED点阵书写显示屏（H题） IV项目二：信号发生器（H题） V项目三：正弦信号发生器 VI项目四：简易逻辑分析仪 VII项目五：建议数字存储示波器 X项目六：简易数字频率计
2、 XI项目七：实用信号源的设计与制作 XII项目八：多路数据采集系统 XIII 黄石理工学院电气与电子信息工程学院电子技术协会黄石理工学院【永远忠于年轻的梦想】电子技术协会黄石理工学院【永远忠于年轻的梦想】电子技术协会项目一：LED点阵书写显示屏(H题)2009年第九届全国大学生电子设计竞赛一、任务设计并制作一个基于32X 32点阵LED模块的书写显示屏，其系统结构如图 1所示。在控制器的管理下，LED点阵模块显示屏工作在人眼不易觉察的扫描微 亮和人眼可见的显示点亮模式下；当光笔触及LED点阵模块表面时，先由光笔检 测触及位置处LED点的扫描微亮以获取其行列坐标，再依据功能需求决定该坐 标处的
3、LED是否点亮至人眼可见的显示状态(如图1中光笔接触处的深色 LED点已被点亮)，从而在屏上实现“点亮、划亮、反显、整屏擦除、笔画擦除、连 写多字、对象拖移”等书写显示功能。OO8OOoooOOOCC080000008008報8ED; O6 OSOO ccc.ooo OOOOOOO OOOOOOO0000000OOOOOOO300300 定 300 以0 1V;(5) 失真度：用示波器观察时无明显失真。2、发挥部分在完成基本要求任务的基础上，增加如下功能：增加输出电压幅度：在频率范围内 50Q负载电阻上正弦信号输出电压 黄石理工学院电气与电子信息工程学院电子技术协会黄石理工学院【永远忠于年轻的
4、梦想】电子技术协会的峰-峰值Vopp=6V IV；(1) 产生模拟幅度调制(AM)信号：在1MHz10MH范围内调制度 ma可在 10%- 100%之间程控调节，步进量10%正弦调制信号频率为1kHz,调制信号自行产生；(2) 产生模拟频率调制(FM)信号：在100kHz10MHz频率范围内产生10kHz 最大频偏，且最大频偏可分为5kHz/10kHz二级程控调节，正弦调制信号频率为 1kHz,调制信号自行产生；(3) 产生二进制PSK ASK信号：在100kHz固定频率载波进行二进制键控， 二进制基带序列码速率固定为10kbps，二进制基带序列信号自行产生；(4) 其他。项目四：简易逻辑分析
5、仪2003年第六届全国大学生电子设计竞赛一、任务设计并制作一个8路数字信号发生器与简易逻辑分析仪，其结构框图如图1 所示：图1系统结构图二、要求1、基本要求（1）制作数字信号发生器能产生8路可预置的循环移位逻辑信号序列，输出信号为TTL电平，序列时钟频率为100Hz并能够重复输出。逻辑信号序列示例如图2所示。（2）制作简易逻辑分析仪a具有采集8路逻辑信号的功能，并可设置单级触发字。信号采集的触发 条件为各路被测信号电平与触发字所设定的逻辑状态相同。在满足触发条件时， 能对被测信号进行一次采集、存储。b 能利用模拟示波器清晰稳定地显示所采集到的8路信号波形，并显示触发点位置。c. 8位输入电路的
6、输入阻抗大于 50kQ,其逻辑信号门限电压可在0.254V 范围内按16级变化，以适应各种输入信号的逻辑电平。d. 每通道的存储深度为20bit。周期 8ChnslQms图2重复输出循环移位逻辑序列 000001012.发挥部分(1) 能在示波器上显示可移动的时间标志线，并采用LED或其它方式显示 时间标志线所对应时刻的8路输入信号逻辑状态。(2) 简易逻辑分析仪应具备3级逻辑状态分析触发功能，即当连续依次捕 捉到设定的3个触发字时，开始对被测信号进行一次采集、存储与显示，并显 示触发点位置。3级触发字可任意设定(例如：在8路信号中指定连续依次捕 捉到两路信号11、01、00作为三级触发状态字
7、)。(3) 触发位置可调(即可选择显示触发前、后所保存的逻辑状态字数)。其它(如增加存储深度后分页显示等)。 黄石理工学院电气与电子信息工程学院电子技术协会黄石理工学院【永远忠于年轻的梦想】电子技术协会项目五：建议数字存储示波器2001年第五届全国大学生电子设计竞赛一、任务设计并制作一台用普通示波器显示被测波形的简易数字存储示波器，示意图如下：二、要求1. 基本要求(1) 要求仪器具有单次触发存储显示方式，即每按动一次“单次触发”键， 仪器在满足触发条件时，能对被测周期信号或单次非周期信号进行一次采集与存 储，然后连续显示。(2) 要求仪器的输入阻抗大于100kQ,垂直分辨率为32级/div，
8、水平分辨 率为20点/div ;设示波器显示屏水平刻度为10div，垂直刻度为8div。(3) 要求设置0.2s/div、0.2ms/div、20卩s/div 三档扫描速度，仪器的频 率范围为DC-50kHz,误差w 5%(4) 要求设置0.1V/div、1V/div二档垂直灵敏度，误差w 5%(5) 仪器的触发电路采用内触发方式，要求上升沿触发、触发电平可调。(6) 观测波形无明显失真。2. 发挥部分(1) 增加连续触发存储显示方式，在这种方式下，仪器能连续对信号进行采 集、存储并实时显示，且具有锁存(按“锁存”键即可存储当前波形)功能。(2) 增加双踪示波功能，能同时显示两路被测信号波形。
9、(3) 增加水平移动扩展显示功能，要求存储深度增加一倍，并且能通过操作 “移动” 键显示被存储信号波形的任一部分。(4) 垂直灵敏度增加0.01V/div档，以提高仪器的垂直灵敏度，并尽力减 小输入短路时的输出噪声电压。(5) 其它。项目六：简易数字频率计1997年第三届全国大学生电子设计竞赛一、任务设计并制作一台数字显示的简易频率计。二、要求1. 基本要求(1) 频率测量a. 测量范围信号：方波、正弦波；幅度：0.5V5V;频率：1Hz1MHzb. 测量误差w 0.1%(2) 周期测量a. 测量范围信号：方波、正弦波；幅度：0.5V5V;频率：1Hz1MHzb. 测量误差w 0.1%(3)
10、脉冲宽度测量a. 测量范围信号：脉冲波；幅度：0.5V5V;脉冲宽度100卩sb. 测量误差w 1%(4) 显示器十进制数字显示，显示刷新时间110秒连续可调，对上述三种测量功能分别用不同颜色的发光二极管指示。(5) 具有自校功能，时标信号频率为1MHz(6) 自行设计并制作满足本设计任务要求的稳压电源。2. 发挥部分(1) 扩展频率测量范围为0.1Hz10MHz(信号幅度0.5V5V),测量误差 降低为0.01% (最大闸门时间w 10s)。(2) 测量并显示周期脉冲信号(幅度 0.5V5V、频率1Hz1kHz)的占空 比，占空比变化范围为10%90%测量误差w 1%。(3) 在1Hz1MH
11、z范围内及测量误差w 1%勺条件下，进行小信号的频率测 量，提出并实现抗干扰的措施。项目七：实用信号源的设计与制作1995年第二届全国大学生电子设计竞赛一、任务在给定土 15V电源电压条件下，设计并制作一个正弦波和脉冲波信号源。二、要求1. 基本要求(1) 正弦波信号源 信号频率：20Hz20kHz步进调整，步长为5Hz 频率稳定度：优于10-4 非线性失真系数w 3%(2) 脉冲波信号源 信号频率：20Hz20kHz步进调整，步长为5Hz 上升时间和下降时间：w 1卩s 平顶斜降：w 5% 脉冲占空比：2%98%步进可调，步长为2%(3) 上述两个信号源公共要求 频率可预置。 在负载为600
12、Q时，输出幅度为3V。 完成5位频率的数字显示。2. 发挥部分(1 )正弦波和脉冲波频率步长改为1Hz。(2) 正弦波和脉冲波幅度可步进调整，调整范围为100m3V,步长为 100mV(3) 正弦波和脉冲波频率可自动步进，步长为 1Hz。降低正弦波非线性失真系数。 黄石理工学院电气与电子信息工程学院电子技术协会黄石理工学院【永远忠于年轻的梦想】电子技术协会项目八：多路数据采集系统1994年第一届全国大学生电子设计竞赛、设计任务设计一个八路数据采集系统，系统原理框图如下:主控器能对50米以外的各路数据，通过串行传输线（实验中用1米线代替） 进行采集的显示和显示。具 体设计任务是：（1）现场模拟信
13、号产生器。（2）八路数据采集器。3）主控器。二、设计要求1. 基本要求（1）现场模拟信号产生器：自制一正弦波信号发生器，利用可变电阻改变振 荡频率，使频率在200Hz2kHz范围变化，再经频率电压变换后输出相应15V 直流电压（200Hz对应1V, 2kHz对应5V）。（2）八路数据采集器：数据采集器第1路输入自制15V直流电压，第2 7路分别输入来自直流源的 5，4，3，2，1，0V直流电压（各路输入可由分压 器产生，不要求精度），第8路备用。将各路模拟信号分别转换成8位二进制数 字信号，再经并/串变换电路，用串行码送入传输线路。（3） 主控器：主控器通过串行传输线路对各路数据进行采集和显示。采集方 式包括循环采集（即1路、2路,，8路、，1路）和选择采集（任选一路） 二种方式。显示部分能同时显示地址和相应的数据。2. 发挥部分（1）利用电路补偿或其它方法提高可变电阻值变化与输出直流电压变化的线 性关系；（2）尽可能减少传输线数目；（3） 其它功能的改进（例如：增加传输距离，改善显示功能）。 黄石理工学院电气与电子信息工程学院电子技术协会